адсорбент

Adsorbents: Principles and Applications

1. Definition & Core Mechanism

• Адсорбентыare porous materials that ​capture and retainmolecules, ions, or particles (адсорбаты) on their surfaces via ​физическая адсорбция(van der Waals forces) or ​химическая адсорбция(covalent/ionic bonding).
• Ключевые факторы:
  • Площадь Поверхности: Higher area = more adsorption sites (e.g., activated carbon: 500–1500 m²/g).
  • Размер пор: Micropores (<2 nm) trap small molecules; mesopores (2–50 nm) aid diffusion.
  • Поверхностная химия: Functional groups (e.g., –OH, –COOH) enhance selectivity.

2. Common Types of Adsorbents

3. Adsorption Mechanisms

1. Физическая адсорбция(Physisorption)
   • Weak forces (e.g., van der Waals), reversible, multilayer formation.
   • Example: ​Активированный угольcapturing benzene from water.
2. Химическая адсорбция(Chemisorption)
   • Strong covalent/ionic bonds, often irreversible.
   • Example: ​Fe₃O₄ nanoparticlesbinding heavy metals (Pb²⁺, Cd²⁺).

4. Промышленные и экологические применения

1. Очистка воды
   • Удаление тяжелых металлов: Alumina for arsenic, chitosan for Cu²⁺.
   • Органические загрязнители: Activated carbon filters for pesticides/PPCPs.
2. Очистка воздуха
   • Сокращение выбросов ЛОС: Zeolites in industrial scrubbers.
   • Улавливание CO₂: Amine-functionalized adsorbents (e.g., MOFs).
3. Газоразделение
   • Системы PSA: Zeolite 5A for N₂/O₂ separation.
4. Медицина и продукты питания
   • Удаление токсинов: Activated charcoal in poison treatment.
   • обесцвечивание: Bone char in sugar refining.

5. Преимущества и ограничения

Фабрика и отгрузка